BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. BENTONIT
Bentonit adalah clay yang sebagian besar terdiri dari montmorillonit dengan mineral-mineral seperti kwarsa, kalsit, dolomit, feldspars, dan mineral lainnya. Montmorillonit merupakan bagian dari kelompok smectit dengan komposisi kimia secara umum (Mg,Ca)O.Al2O3.5SiO2.nH2O. Nama monmorilonit itu sendiri berasal dari Perancis pada tahun 1847 untuk penamaan sejenis lempung yang terdapat di Monmorilon Prancis yang dipublikasikan pada tahun (1853 – 1856).
Bentonit adalah istilah perdagangan untuk sejenis lampung yang banyak mengadung mineral montmorillonit (sekitar 85%) yaitu mineral hasil dari pelapukan, pengaruh hidrotermal atau akibat transpormasi/ devitrifikasi. Lampung merupakan komponen salah satu komponen tanah yang tersusun atas senyawa alumina slikat dengan ukuran partikel yang lebih kecil dari 2nm, struktur dasar merupakan filoslikat atau lapisan slikat yang terdiri dari lembaran tetrahedral silisiun- oksigan dan lembaran oktahedral aluminium - oksigen hidroksida (Lestari, 2002).
Bentonit alam merupakan alumina slikat terhidrasi dengan unsur utama yang terdiri dari kation alkali dan alkali tanah dari senyawa yang dikandungnya. Bentonit berarti Tanah liat yang mengadung senyawa hidrat alumiino slikat dengan unsur – unsur utama alkali tanah dan mempunyai sifat penukaran ion serta kemampuan absopsi yang tinggi. Sehingga mineral bentonit terdiri dari beberapa jenis mineral, berstuktur tiga dimensi dan mempunyai pori yang dapat diisi oleh molekul air.
Bentonit mempunyai potensi untuk di kembangkan pemanfaatnya menjadi bahan unggulan yang bernilai komunitas tinggi, baik dalam bidang industri (Farmasi, Kosmetik, Katalis, cat) agrobisnis maupun lingkungan selain dari penggunaannya di bidang pertanian, perternakan, perikanan, proses pencernihan air, penyerap logam – logam berat dan deterjen gambar bentonit alam pahae.
7
Gambar 2.1. Bentonit Alam Kec.Pahae Kab.Taput
Berdasarkan kandungan alumino silikat hidrat yang terdapat dalam bentonit, maka bentonit tersebut dapat dibagi menjadi dua golongan :
a. Activated clay, merupakan lempung yang mempunyai daya pemucatan yang rendah.
b. Fuller’s earth, merupakan lempung yang secara alami mempunyai sifat daya serap terhadap zat warna pada minyak, lemak, dan pelumas.
Berdasarkan tipenya, bentonit dibagi menjadi dua, yaitu : 1. Na-bentonit
Na bentonit memiliki daya mengembang hingga delapan kali apabila dicelupkan ke dalam air, dan tetap terdispersi beberapa waktu di dalam air. Dalam keadaan kering berwarna putih atau kream, pada keadaan basah dan terkena sinar matahari akan berwarna mengkilap. Suspensi koloidal mempunyai pH: 8,5-9,8. 2. Ca-bentonit
Tipe bentonit ini kurang mengembang apabila dicelupkan ke dalam air, tetapi secara alami setelah diaktifkan mempunyai sifat menghisap yang baik. Suspensi koloidal mempunyai pH: 4-7. Dalam keadaan kering berwarna abu-abu, biru, kuning, merah, coklat. Na-bentonit dimanfaatkan sebagai bahan perekat, pengisi, lumpur bor, sesuai sifatnya mampu membentuk suspensi koloidal setelah bercampur dengan air. Sedangkan Ca-bentonit banyak dipakai sebagai bahan penyerap. Dengan penambahan zat kimia pada kondisi tertentu, Ca-bentonit dapat dimanfaatkan sebagai bahan lumpur bor setelah melalui pertukaran ion, sehingga terjadi perubahan menjadi Na-bentonit dan diharapkan menjadi peningkatan sifat reologi dari suspensi mineral tersebut. Perbedaan Na-Bentonit dan Ca-Bentonit disajikan dalam Tabel 2.1:
Tabel.2.1. Perbedaan sifat Na-Bentonit dan Ca-Bentonit
No Sifat fisik Na-Bentonit Ca-Bentonit
1 Daya mengembang Sangat baik Tidak baik
2 Kekuatan dalam keadaan basa Sedang Tinggi
3 Perkembangan daya ikat Sedang Cepat
4 Kekuatan tekan Tinggi Sedang
5 daya tekan terhadap penyusutan Tinggi Rendah 6 Daya mengalirkan pasir Sedang Sangat baik 7 Warna dalam keadaan kering Putih atau Crem Abu-abu,
biru,kuning,merah atau coklat
8 Perbandingan Na dan Ca Tinggi Rendah
9 pH supensi koloidal 8,5 – 9,8 4 -7
2.2. KOMPOSISI BENTONIT ALAM
Bentonit merupakan suatu kelompok mineral yang di hasilkan dari proses hidrotermal pada batuan baku basa, mineral ini biasanya dijumpai mengisi celah-celah ataupun rekatan dari batuan tersebut, selain itu bentonit juga merupakan endapan dari aktivitas vulkanik yang banyak mengadung unsur slikat.
9
Adapun Komposis bentonit alam pahae adalah sebagai berikut:
Tabel 2.2. Komposisi Bentonit Alam Pahae
Komposis Kimia - CaO, MgO, Al2O3, Fe2O3, Sio2, K2O, TiO
- SiO2 = 60,18% - Al2O3 = 14,25 %
Sifat fisik - Warna hijau kebiru-biruan, putih, dan coklat - Kekerasan 1-2
- Endapan Berlapis
Kegunaan - Bahan banggunan dan ornament
- Semen pozlan, dan bahan agregat ringgan - Bahan pengembang dan pengisih pasta gigi - Bahan pencernih air
- Campuran makanan ternak Keterdapatan Kecamatan Pahae, tapanuli utara
Cadangan +/- 6000.000 Ton
Sumber: (Distampropus, 2004)
2.2.1. Struktur Bentonit
Bentonit mengandung mineral montmorillonite atau dikenal dengan mineral phyllosilicate 2:1 artinya silikat yang berbentuk lembaran yang strukturnya terdiri dari lapisan oktahedral yang disusun oleh Al(O,OH). Sedangkan kedua sisi lapisan oktahedral ini diapit oleh 2 (dua) lapisan tetrahedral yang disusun oleh Si(O,OH). Dengan adanya substitusi unsur dengan bilangan oksidasi lebih rendah, seperti; Si4 digantikan dengan Al3 (dalam lapisan
tetrahedral) atau Al3 digantikan dengan Mg2 atau Fe2 (dalamlapisan
oktahedral) maka strukturnya bermuatan negatif secara permanen. Untuk mengimbangi muatan negatif ini, bahan ini mengikat kation-kation lain seperti kation monovalensi (Na ,K ,H ) dan kation divalensi(Ca2 dan Mg2 ).
Kation-kation ini terikat secara longgar dan dapat dipertukarkan dengan kation-kation lain. Kemampuan pertukaran ion dari bentonit ini bergantung pada
jenis dan kuantitas dari kation-kation pengimbang ini, faktor lain seperti bentuk kisi kristal dapat juga mempengaruhi meskipun nilainya rendah.
Dengan rumus kimia bentonit adalah (Mg, Ca) xAl2O
3. ySiO2. n H2O
dengan nilai n sekitar 8, x,y adalah nilai perbandingan antara Al2O3. dan SiO2, dan ( Mg, Ca ) adalah M,. Fragmen sisa bentonit umumnya terdiri dari campuran kristoballit, feldspar, kalsit, gipsum, kaolinit, plagioklas.
Setiap struktur kristal bentonit mempunyai tiga lapisan yaitu lapisan oktahedral dari alumunium dan oksigen yang terletak antara dua lapisan tetrahedral dari silikon dan oksigen. Penyusun terbesar bentonit adalah silikat dengan oksida utama SiO2 (silika) dan Al2O3 (aluminat) yang terikat pada molekul air. Penggabungan pada satu lapisan tetrahedral silika dengan satu lapisan oktahedral alumina membentuk dua lapisan silika-alumina.
Gambar 2.2 Struktur Bentonit
Adanya atom-atom yang terikat pada masing-masing lapisan struktur montmorillonit memungkinkan air atau molekul lain masuk di antara unit lapisan. Akibatnya kisi akan membesar pada arah vertikal. Selain itu karena adanya pergantian atom Si oleh Al menyebabkan terjadinya penyebaran muatan negatif pada permukaan bentonit.
Bagian inilah yang disebut sisi aktif (active site) dari bentonit dimana bagian ini dapat menyerap kation dari senyawa-senyawa organik atau dari ion-ion senyawa logam.
11 2.2.2. Sifat Fisik Bentonit
Sifat fisik bentonit yang sangat penting adalah sebagai Kapasitas Tukar Ion (KTK), daya luas permukaan, Reologi sifat mengikat dan melapas serta palstisitas.
a) Kapasitas Tukar Ion
Sifat ini menentukan jumlah kadar air yang terserap dalam bentonit dalam keseimbangan reaksi kimia, ini terjadi karena struktur kisi-kisi kristal mineral
monmollonit serta adanya unsur (ion atau kation) yang mudah terbuka dan
menarik air, kation atau ion Na mempunyai daya seraf air yang lebih baik dari ion lainya seperti: Mg,Ca, K dan H dengan demikian maka bentonit yang dimasukkan dalam air akan menggembang dan akan membentuk larutan koloid, bila air tersebut di keluarkan dari larutan koloid tersebut maka akan terbentuk suatu massa, liat, keras dan tidak tembus air serta bersifat lembut atau tahan terhadap reaksi kimia, sifat ini di terapkan dalam pemboran dan tehnik sipil.
b) Luas permukaan
Yang dimaksud dengan luas permukaan adalah jumlah kristal atau butir-burir bentonit dinyatakan dalam m/gram, sifat ini sangat penting karena semakin besar jumlah luas permukaan, makin banyak zat kimia yang dapat terbawa ( melekat ) atau makin sempurna pori-pori yang dapat tersisa sifat ini dimanfaatkan dalam industri kimia misalnya sebagai katalis, serta digunakan sebagai bahan pengisi dan pengembang di dalam industri kertas, cat dan lain sebagainya.
c) Daya serap
Sifat ini di sebabkan oleh ketidak seimbangan muatan listrik dalam ion serta adanya pertukaran ion, dalam mineral lempung daya seraf terjadi pada ujung dan permukaan kristal serta ruang diantara kation butir lempung, bentonit mempunyai sifat mengadsorbsi karena ukuran partikel koloidnya sangat kecil mempunyai kapasitas pertukaran ion yang sangat tinggi. Daya serap bentonit ini dapat dibangkitkan dengan penambahan larutan atau dengan istilah yang sering kita pakai dengan cara aktifitas, bentonit digunakan sebagai bahan penyerap
dalam dua keadaan yaitu dalam keadaan basa (suspensi) dan keadaan kering (bubuk) Limparnar, (2005).
2.2.3. Sifat Fisik dan Kimia Bentonit
Dalam keadaan kering bentonit mempunyai sifat fisik berupa partikel butiran yang halus berbentuk rekahan-rekahan atau serpihan yang khas seperti tekstur pecah kaca (concoidal fracture), kilap lilin, lunak, plastis, berwarna kuning muda hingga abu-abu, bila lapuk berwarna coklat kekuningan, kuning merah atau coklat, bila diraba terasa licin, dan bila dimasukan ke dalam air akan menghisap air.
a. Sifat- sifat kimianya berupa
Bentonit mineral yang memiliki gugus aluminoslikat unsur-unsur kimia yang terkandung di dalam bentonit diperlihatkan pada Tabel 2.1
Tabel 2.3. Komposisi kimia
Senyawa Na- Bentonit (% ) Ca-Bentonit (% )
SiO2 61,3-61,4 62,12 Al2O3 19,8 17,33 Fe2O3 3,9 5,30 CaO 0,6 3,68 MgO 1,3 3,30 Na2O 2,2 0,50 K2O 0,4 0,55 H2O 7,2 7,22
13 b. Sifat-sifat Fisika
Tabel 2.4. Karakterisasi Bentonit
Karakterisasi Nilai
Massa jenis 2,2 – 2,8 gram/ L
Massa molekul relatif 549,07 gram/ L
Indeks bias 1,547 – 1,557
Titik leleh 1330 – 1430 C
2.3 ORGANO-BENTONIT
Organa clay (lempung yang dimodifikasi dengan senyawa) pertama kali dikenakan oleh Wolfe pada tahun 1980-an. Penelitian tentang interaksi amonia alifatik dengan monmolloronit untuk meningkatkan kemampuan adsorpsi monmorollonit terhadap polutan- polutan organik, salah satunya jenis organoclay yang saat ini di amati yaitu organo-bentonit.
Material bentonit memiliki bermuatan negatif pada struktur kerangkanya akibat isomorik pada lapisa oktahedral dan tetrahedral, subsitusi ini di imbangi dengan pertukaran kation seperti: Na ,K ,Ca dan Mg Organo-bentonit diperoleh dengan cara pertukaran kation anorganik (seperti Na ,Ca2 dan H )
pada darah interlayer dan outlayer mineral bentonit dengan kation organic dengan senyawa organic dilakukan untuk meningkatkan kinerja, terutama keperluan adsorpsi senyawa organic dalam air minum.
Adsorpsi adalah proses fisika atau kimia dimana senyawa berakumulasi di permukaan (interface) antar dua fase. Interface merupakan suatu lapisan yang homogen antara dua permukaan yang saling berkontak. Substansi yang diserap disebut adsorbat sedangkan material yang berfungsi sebagai penyerap disebut adsorben.
1. Molekul-molekul adsorben berpindah dari fase terbesar larutan kepermukaan (interface), yaitu lapisan film yang melapisi permukaan adsorben atau eksernal
2. Molekul adsorben dipindahkan dari permukaan luar dari adsorben (exterior surface)
3. Molekul – molekul adsorbat dipindahkan dari permukaan luar adsorben menyebar menuju pori-pori adsorben, fase ini disebut dengan difusi pori 4. Molekul adsorbat menempel permukaan pori-pori adsorben, umumnya
adsorpsi ion dari larutan kepermukaan adsorben merupakan adsorpsi fisik dimana gaya yang bekerja antara logam berat dari permukaan karbon aktif adalah gaya Van der Wall dimana tidak terjadi reaksi- reaksi secara kimia ataupun peningkatan secara ionik logam dengan adsorben.
Ada dua metode adsorpsi yaitu adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Perbedaan dasar antara adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia adalah sifat dari gaya-gaya yang menyebabkan ikatan adsorpsi tersebut
1. Adsorpsi Fisika
Ikatan Van der Walls, Reversible, karena proses penyerapan dapat lepas kembali ke dalam pelarut, Kalor adsorpsi kecil yaitu 5-10 kkal/mol, Kecepatan pembentukan ikatan cukup tinggi, Regenerasi dapat dilakukan, Terjadi pada suhu rendah, makin tinggi suhu tingkat penyerapan semakin kecil.
2. Adsorpsi kimia
Irreversibel, karena proses penyerapannya tidak dapat dilepas kembali ke
dalam larutan, kalor atau adsorpsi besar yaitu 10-100 kkg/mol, kecepatan pembentukan ikatan bisa lambat, cepat tergantung besar energi aktivitas. Regenerasi tidak dapat dilakukan, terjadi pada suhu tinggi makin tinggi suhu tingkat penyerapan semakin besar.
2.4. SIFAT-SIFAT POLIPROPILENA.
Polipropilena adalah satu polimer hidrokarbon linier atau tidak jenuh. PP dan PE memilki banyak persamaan dalam sifat- sifat nya, terutama sekali dalam penggelembungan, sifat elektrik dan sifat-sifat kelarutanya. Kendati banyak persamaan antara PP dan PE kehadiran dari satu kelompok metil dihubungkan ke atom karbon sebagai alternatif terhadap rantai backbone yang bisa mengubah sifat dari polimer dalam beberapa cara (Brydson, 1989). PP adalah semikristal di alam, morfologinya tergantung terhadap crystallinity rantai. Pengaruh kelompok
15
metil signifikan, hal ini bisa mendorong ke arah produk. Berbeda tacticity, mulai dari seluruhnya struktur isotactic dan syndiotactic pada molekul atactic. Isotactic membentuk paling umum karena kelompok metil semua ditempatkan terhadap satu sisi dari molekul. Polimer isotactic adalah kaku, titik-lebur adalah 165ºC, pada polimer isotactic semakin besar crystallinity maka semakin besar pengurangan titik, kekakuan, kekuatan-tarik, modulus dan kekerasan, semua fitur struktur lain tetap sama. Di syndiotactic yang dibentuk, mengubah sisi rantai utama, sementara rantai atactic tidak mempunyai penempatan konsisten yang apapun kelompok metil. Monomer-monomer yang menyusun rantai polipropilena adalah polipropilena yang diperoleh dari pemurnian minyak bumi. polipropilena, merupakan senyawa vinil yang memiliki struktur : CH2 = CH – CH3
Gambar 2.3. Struktur Kimia Polipropilena
Secara industri polimerisasi polipropilena dilakukan dengan menggunakan katalisasi koordinasi. Proses polimerisasi ini akan menghasilkan suatu rantai linear yang terbentuk -A-A-A-A- dengan A merupakan propilena. Struktur tiga dimensi dari propilena dapat terjadi dalam tiga bentuk yang berbeda berdasarkan posisi relatif dari gugus metil satu sama lain di dalam rantai polimernya. Pada prinsipnya ketiga struktur polipropilena tersebut berbeda satu dengan yang lain secara kimiawi, Gambar 2.4 memperlihatkan struktur dari PP bagan isotactic, syndiotactic dan atactic PP, berturut-turut. Ketiga struktur tersebut disebut polipropilena isotaktis, ataktis dan sindiotaktis. Versi struktur yang umum digunakan adalah polipropilena isotaktis, (Sperling,LH, 2006),
Gambar 2.4 Rantai polipropilena, a) atactic, b) isotactic, b) Syndiotactic
a.Polipropilena Isotaktis.
Beberapa rantai polipropilena isotaktis terlihat seperti gambar berikut:
Gambar 2.5. Rantai polipropilena Isotaktis.
Pada struktur ini, gugus CH3 tertata dengan tatanan yang sangat beraturan
sehingga memungkinkan rantai-rantai untuk saling berdekatan satu sama lain sehingga memaksimalkan jumlah ikatan Van der Waals diantara rantai-rantai tersebut. Ini berarti bahwa polipropilena isotaktis cukup kuat baik sebagai benda padat maupun jika dibuat dalam bentuk serat. Struktur ini merupakan bentuk polipropilena yang paling umum, yang biasa digunakan untuk membuat wadah dan , membuat alat-alat rumah sakit, komponen mesin cuci, komponen mobil, pembungkus tekstil, botol, permadani, tali plastik, serta bahan pembuat karung. Pada umumnya kode polipropilena terdapat huruf-huruf PP di dekat simbol daur-ulang pada produk-produk tersebut seperti diperlihatkanpada gambar 2.6.
.
17 2.5. Bahan Pengisi (Filler)
Bahan Pengisi adalah suatu aditif padat yang ditambahkan ke dalam matrik polimer untuk meningkatkan sifat-sifat bahan , pengisi fungsional menghasilkan peningkatan spesifik dalam sifat mekanik dan sifat fisis. Perlakuan dari bahan pengisi memungkin menjadi pendukung beberapa mekanisme beberapa pengisi membentuk ikatan kimia dengan matrik sebagai penguat; sebagai contoh, karbon hitam menghasilkan ikatan silang didalam elastomers dengan memakai reaksi radikal (Ketan, 2002).
Beberapa penelitian telah menunjukan bahan pengisi mempunyai peranan penting dalam memodifikasi sifat-sifat dari berbagai bahan polimer sebagai contoh, dengan cara menambahkan pengisi akan meningkatkan sifat mekanik, elektrik, termal, optik dan sifat-sifat pemprosesan dari polimer, sementara dapat juga mengurangi biaya produksi . Peningkatan sifat –sifat tergantung pada banyak faktor-faktor termasuk aspek rasio dari bahan pengisi, derajat disprsi dan orientasi dalam matriks, dan adhesi pada interface matriks - bahan pengisi Makadia, (2000).
Partikel-partikel inorganik untuk bahan pengisi polimer telah digunakan secara luas oleh karena pada umumnya lebih murah dalam pembiayaan. Bahan pengisi yang sering digunakan adalah fiber glas, mika, talk, SiO2 dan CaCO3
biasanya membentuk mikro komposit dengan peningkatan sifat-sifat , Makadia, (2000).
Berbagai jenis pengisi digunakan dalam polimer alam dan polimer sintetik adalah untuk memperbaiki dan meningkatkan sifat-sifat fisik bahan. Penambahan pengisi bertujuan mengurangkan biaya, mewarnai, menguatkan atau mengukuhkan bahan polimer. Secara umumnya, upayaan penguatan sesuatu pengisi dipengaruhi oleh tiga ciri yang utama yaitu ukuran partikel dan luas permukaan, bentuk dan struktur permukaan serta aktivitas dan sifat-sifat kimia permukaan. Pengisi penguat pada umumnya mempunyai ukuran partikel yang kecil, permukaan yang aktif secara kimia, permukaan yang memiliki pori dan bentuk yang tidak seragam dapat meningkatkan adhesi (Ismail, dkk., 2001).
Peningkatan sifat fisik bahan polimer dikaitkan dengan ukuran partikel pengisi. Contohnya, tegangan dan modulus polimer berpengisi bergantung kepada ukuran partikel. Ukuran partikel pengisi yang kecil meningkatkan darajat penguatan polimer berbanding dengan ukuran partikel yang besar (Leblanc, 2002). Ukuran partikel mempunyai hubungan secara langsung dengan luas permukaan persatuan massa bahan pengisi. Oleh itu, ukuran partikel yang kecil menyediakan luas permukaan yang besar bagi interaksi di antara polimer matrik dan bahan pengisi, seterusnya meningkatkan penguatan bahan polimer. secara umum , semakin kecil ukuran partikel semakin tinggi interaksi antara bahan pengisi dan matrik polimer.
Kohls & Beaucage (2002) melaporkan jumlah luas permukaan dapat ditingkatkan dengan adanya permukaan yang berpori pada permukaan pengisi. Dimungkinkan bahwa polimer dapat menembus masuk ke dalam permukaan yang berpori ketika proses pencampuran. Selain dari luas permukaan, kehomogenan sebaran partikel dalam matriks polimer juga penting bagi menentukan kekuatan interaksi di antara pengisi dan matriks polimer.
Partikel yang terserak secara homogen meningkatkan interaksi melalui penerapan polimer di atas permukaan bahan pengisi. Sebaliknya, partikel yang tidak tersebar secara homogen memungkin menghasilkan aglomerat atau penggumpalan di dalam matriks polimer. Wujud aglomerat atau penggumpalan akan megurangi luas permukaan seterusnya melemahkan interaksi di antara pengisi dan matriks dan mengakibatkan penurunan sifat fisik bahan polimer.
2.6. PURIFIKASI DAN MODIFIKASI 2.6.1. Purifikasi
Purifikasi merupakan teknik atau cara menghilangkan pengotoran yang terkandung unsur-unsur bentonit, purifikasi seperti kadar besi dan mngurangi mineral pengotoran,
19
Ada dua cara Purifikasi untuk aktivitas bentonit antara lain: 1. Secara pemanasan
Pada proses ini Bentonit dipanaskan pada temperatur 500-650ºC untuk memperluas butiran bentonit
2. Secara kontak Asam
Tujuan dari aktifitas kontak asam untuk pertukaran kation Ca bentonit menjadi ion H dan melepaskan ion Al, Fe dan Mg dan pengotoran- pengotoran lain nya pada kisi-kisi struktur sehingga secara fisik bentonit tersebut menjadi aktif, untuk keperluan tersebu asam sulfat dan asam klorida adalah zat kimia yang umum digunakan selam prosesan bleaching tersebut, Al, Fe dan Mg larut dalam larutan kemudian terjadi penyerapan asam kedalam struktur bentonit sehingga rangkain sturktur bentonit mempunyai yang lebih luas (Supeno,M, 2007).
2.6.2. Modifikasi
Modifikasi merupakan mengubah bentonit Ca menjadi Na dengan cara pertukaran ion, Secara teknis Ca-bentonit dapat diubah menjadi Na-bentonit dengan menggunakan larutan NaCl atau HCl dengan tiga cara, yaitu: pengubahan secara langsung, pengubahan melalui pembentukan NH4-bentonit dan pengubahan melalui pembentukan H-bentonit.
Dengan menambahkan surfaktan dengan metoda kation exchange, dimana kation logam seperti Na , Ca2 dan Mg2 dalam struktur monmorilonit digantikan dengan kation ammomium dari surfaktan. Salah satu parameter penting dalam melihat keberhasilan pertukaran ion ini adalah dengan melihat perubahan KTK (Kapasitas Tukar Kation), sebelum dan sesudah modifikasi.
Kapasitas tukar kation dipengaruhi oleh substitusi isomorfik dalam struktur oktahedral dan tetrahedral pada lapisan monmorilonit, ikatan hidrogen antara H dan O dan ukuran partikel bentonit.
KTK dapat ditentukan dengan cara penjenuhan bentonit dengan ion amonium, seperti amonium acetat. Jumlah ion amonium yang masuk ke dalam bentonit. Sebelum ditambahkan surfaktan, bentonit murni dibiarkan mengembang
dalam air (swelling) untuk meningkatkan d-spacing sehingga mempermudah pertukaran kation. Ammonium kwartener memiliki muatan positif pada ion nitrogen yang berfungsi sebagai atom pusat yang berikatan dengan empat radikal organik. Pertukaran kation bertujuan untuk mengubah bentonit yang bersifat hidrofilik (menarik air) menjadi bersifat hidrofobik (menolak air), sehingga dapat dicampur dengan material yang bersifat hidrofobik juga seperti polimer. Selain konsentrasi dan waktu swelling surfaktan, sifat bawaan surfaktan dapat mempengaruhi kwalitas organoclay yang dihasilkan.
2.7 Polipropilena Grafted Maleated Anhidride (PP- g-MA)
Okulasi (pencangokan) PP dengan maleic anhidrid dapat dibuat secara langsung dengan menggunakan berbagai teknik mencakup termal, larutan dan tekanan Gambar 2.7, memperlihatkan struktur dari PP- g -MA . interfacial adhesi antara bahan pengisi dan matriks polimer oleh dua jenis interaksi.
Gambar 2.7 Struktur zat penyerasi dari PP-g-MA.
Kelompok Maleic anhidrid bereaksi dengan kehadiran golongan fungsional terhadap permukaan dari pengisi untuk mengurangi tekanan interfacial dan meningkatkan adhesi oleh kreasi satu interaksi kutub yang spesifik ikatan hidrogen atau gaya Van der Waals, yang tergantung pada jenis bahan pengisi, berbagai fungsionalitas permukaan tersedia untuk asam atau anhidrid untuk saling berhubungan. Jenis kedua dari interaksi terdiri dari co-crystallization, berat molekular dengan rantai molekular dari matriks polimer memberi rintangan fisik. Oleh karena itu, kompatibilizer harus kompatibel dengan fase tunggal (secara umum tanpa kutub) dan harus menciptakan interaksi spesifik dengan yang lain. Pada Gambar 2.8. Menggambarkan mekanisme dari tindakan PP-g-MA sebagai
21
Gambar 2.8 Mekanisme kerja fungsionalisasi dari polar PP-g-MA
Struktur kimia dari grafted PP memainkan satu peranan penting dalam kinerja sebagai sebuah agen kopling. Pencangkokan Polipropilena dengan banyak kelompok anhidrid terpasang diperlukan dalam berbagai lokasi untuk mengikat permukaan matrik dengan bahan pengisi (Bukit Nurdin, 2011). Oleh karena itu, pencangkokan terjadi pada berbagai lokasi sepanjang molekul Polipropilena . Di sisi lainnya, kelompok homo polymerized anhidrid dapat mengurangi jumlah lokasi reaktif yang tersedia untuk bereaksi dengan bahan pengisi, sedemikian rupa sehingga derajat okulasi dan struktur kimia dari PP-g-MA memainkan peranan penting dalam kinerjanya sebagai sebuah kompatibilizer. Sampai saat ini, PP-g-MA digunakan secara luas sebagai sebuah zat penyerasi (agent compatibilizing) untuk menghasilkan PP nano komposit. Banyak penelitian telah dilakukan secara ekstensif terhadap pengaruh PP-g-MA terhadap sifat-sifat PP nano komposit termasuk konsentrasi PP-g-MA, berat molekular dan maleic anhidrid tingkat pencangkokan (Lim Jian Wei, 2006),
Menurut Ragunathan Santiagoo, Ismail and Kamarudin Hussin, (2010) penambahan PP-g-MA dapat meningkatkan kekuatan tarik, dan morfologi serta kompatibel antara matrik dan bahan pengisi pada campuran Polipropilena dengan
recycle dacrylonitrile butadiene rubber (NBRr) / rice husk powder (RHP).
